close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

код для вставкиСкачать
№ 4 (72)
2013
Отений Я. Н.
Казак В. Ф.
Ибатуллин И. Р.
Камышинский
технологический
институт (филиал)
Волгоградский
государственный
технический
университет
Oteniy Y. N.
Kazak V. F.
Ibatullin I. R.
Kamyshinsky
Technological Institute
(branch) Volgograd State
Technical University
Вібрації в техніці
та технологіях
УДК 621.784.4
НАНЕСЕНИЕ ДЕКОРАТИВНОГО
РЕГУЛЯРНОГО РЕЛЬЕФА НА
НАРУЖНЫЕ ЦИЛИНДРИЧЕСКИЕ
ПОВЕРХНОСТИ
Аннотация. Статья посвящена методу нанесения
регулярного рельефа на цилиндрические поверхности.
Приведена математическая модель нанесения регулярного
рельефа с учетом производительности, технологических
режимов
обработки
и
конструктивных параметров
виброголовки,
позволяющих
осуществлять
нанесение
различных по характеру узоров в процессе обработки.
Ключевые слова: декоративный регулярный рельеф,
нанесение
рельефа,
технологические
режимы,
конструктивные параметры, виброголовка, декоративный
узор, математическая модель.
При механической обработке деталей
машин на их поверхностях образуется
микрорельеф, который возникает как следы,
оставляемые режущими инструментами при
механической
обработке.
Геометрические
параметры
микрорельефа
обеспечивают
эксплуатационные
свойства
поверхностей
детали. При этом необходимо, чтобы он имел
характер регулярного рельефа. Однако в
большинстве случаев не удается управлять
параметрами
образуемого
микрорельефа
непосредственно в процессе обработки.
В
некоторых
случаях
необходимо
создание регулярного рельефа с относительно
большими шагами и заданным декоративным
узором, предназначенным для эстетического
восприятия поверхности детали. Например,
такой рельеф можно нанести на наружные
цилиндрические
поверхности
деталей
тонкостенных
труб,
применяемых
при
изготовлении товаров широкого потребления,
используемых при оформлении интерьеров
офисных и других помещений, детских и
инвалидных колясок, деталей мебели и т.п.
Известны методы нанесения регулярного
микрорельефа,
предложенные
Ю.Г.
Шнейдером [1]. Однако главной целью этих
методов является замена шероховатости,
получаемой при механической обработке на
74
регулярный микрорельеф для повышения
эксплуатационных свойств деталей.
Нанесение регулярного рельефа с
большими шагами и разнообразными узорами
предопределяет специфику технологического
процесса его образования.
Возможны
следующие
методы
образования
декоративного
регулярного
рельефа [1].
- накатывание роликами (рис. 1, а), на
наружной поверхности которых образованы
выступы в соответствии с копируемым
рельефом. Достоинством метода накатывания
является его простота и легкая реализация.
Недостатками
является
невозможность
изменения рельефа в процессе обработки и,
как
следствие,
большая
номенклатура
накатных роликов с различными узорами, а при
обработке
тонкостенных
труб
возможно
избыточное недопустимое продавливание их
стенок, приводящих к остаточной деформации.
- вибронакатывание (рис. 1, б). В этом
случае используются алмазные или шариковые
инденторы,
выдавливающие
на
обрабатываемой поверхности канавки в
соответствии с заданным законом их движения.
Вибронакатывание
является
перспективным
методом
нанесения
регулярного рельефа, так как в процессе
обработки имеется возможность изменять
№ 4 (72)
Вібрації в техніці
та технологіях
2013
параметры образуемого узора регулярного
рельефа. Применение нескольких инденторов,
установленных
по
окружности
детали
обеспечивает создание самого разнообразного
регулярного рельефа за счет варьирования
частот колебаний и амплитуд, подачи на
nдв.ход.
оборот, частоты вращения заготовки каждого
из инструментов с наложением узоров друг на
друга. Для обеспечения более рельефного
узора
вибронакатывание
целесообразно
заменить
на
вибронарезание
острозаточенными резцами.
1
nдв.ход.
1
2
nрол.
nдет.
nдет.
b
2
b
nрол.
nдв.ход.
nдв.ход.
а)
б)
Рис. 1. Схема нанесения декоративного регулярного рельефа:
а) накатывание роликами; б) вибронанарезание
При
нанесении
декоративного
регулярного рельефа частота, амплитуда и
подача колебаний резца будет зависеть от
параметров узора и производительности. Чем
больше производительность, тем выше должна
быть частота колебаний. Следовательно, на
колеблющиеся части механизма, приводящего
резец в колебательное движение, необходимо
наложить ограничение по массе, виброголовки,
так
как
они
определяют
величину
инерциальных
сил
приложенных
к
колеблющимся
элементам
вибронакатной
головки и необходимую мощность ее привода.
Для этого, необходимо разработать
математическую
модель
нарезания
микрорельефа с учетом производительности,
технологических
режимов
обработки
и
конструктивных
параметров виброголовки,
изменение которых в процессе обработки
позволит получать разнообразные узоры.
Будем предполагать, что рабочая часть
инструмента
совершает
гармонические
механические колебания
Sи  A  cos(и  t  0 )  b
(1)
В процессе обработки частота вращения
заготовки, а также частота колебаний резца
задаются через числа оборотов, поэтому в
уравнении (1), взаимосвязь частоты колебания
резца от частоты вращения его привода
представим в виде
Zв 
b
 d

где
– подача виброголовки на
Vдет.
(4)
– линейная скорость вращения точек
поверхности детали;
индентора, равный
75
(3)
где d – диаметр обрабатываемой детали; λ –
длина волны.
Длина волны в зависимости от скорости
вращения заготовки может быть рассчитана по
формуле
  Vдет.  T
A – амплитуда колебаний индентора;  и –
угловая скорость индентора;  0 – начальная
(2)
где nи
– частота вращения привода
индентора.
Необходимо, чтобы количество волн
было пропорционально длине окружности
заготовки и равно заданному числу Zв
где
фаза колебаний;
оборот.
  nи
30
и 
T
– период колебаний
№ 4 (72)
Вібрації в техніці
та технологіях
2013
2 
T
и
Максимальное
инерционное
действующее на виброголовку равно
(5)
Fиm  aиm  M и
Скорость
вращения
детали
пропорциональна частоте ее вращения
Vдет. 
где
  d  nдет.
60
(6)
Скорость
и
ускорение
индентора по времени будут равны
A    nи  sin(
Vиm 
N  ( F рез.  Fиm )  Vиm
движения
где
  t  nи
A    nи  sin(
 0 )
30
Vи ( t ) 
30
  t  nи
A   2  nи2  cos(
 0 )
30
aи ( t ) 
900
F рез . –
(7)
усилие резания металла при
x
y
n
Fрез.  10  C p  t р  b p  V p  K p
(13)
где Ср – постоянный коэффициент, xр, yр –
показатели степени; b – подача, мм/об; t –
глубина резания, мм; Kp – поправочный
коэффициент на силу резани, выбираемые по
справочным данным [3].
Полученные зависимости позволяют
рассчитать и обосновать конструктивные
параметры виброголовки и осуществить
соотвествующий
выбор
режимов
вибронарезания.
На рис. 2 показаны зависимости
изменения необходимой мощности привода
виброголовки в зависимости от частоты
колебаний индентора и массы виброголовки.
На рис. 3 представлены образцы узоров,
образуемых виброрезцом на цилиндрической
поверхности.
(8)
скорости
(12)
нанесении рельефа, вычисляемое по формуле
Составляющая сила резания при точении
рассчитывают по формуле [3]:
и
  0.5  T  nи
 0 )
30
30
(9)
  0.5  T  nи
 0 )
30
900
A   2  nи2  cos(
aиm 
(11)
где Mи – масса колеблющейся части
виброголовки.
Требуемая
мощность
привода
определяется из максимальных значений
скорости колебаний вибратора, инерциальной
силы и затрачиваемой силы резания
n дет . – частота вращения детали.
Максимальное значение
ускорения индентора равно
усилие,
(10)
N, вт .
3
64
2
48
1
32
16
0
300
600
900 nи , об/ мин.
Рис. 2. Зависимость изменения мощности привода виброголовки для нанесения
регулярного декоративного рельефа от частоты колебания индентора. Подача на
оборот виброголовки b=3мм/об; окружной длина волны λ=2 мм; амплитуда колебаний
A=3мм: 1 – масса виброголовки 1кг; 2 – масса виброголовки 3кг; 3 – масса виброголовки 4кг
76
№ 4 (72)
2013
Вібрації в техніці
та технологіях
Рис. 3. Образцы образуемых регулярных рельефов на цилиндрической наружной
-1
-1
поверхности вала диаметром 20мм, nдет =200мин , nи=1500мин , А=2,5мм.
Подача на оборот детали b=3мм/об
По
полученным
результатам
приведенным в данной статье разработана
конструкция
устройства,
для
нарезания
регулярного рельефа с различными узорами на
наружные поверхности валов и тонкостенных
труб, имеющих диаметры в интервале
Ø16мм…Ø35мм. и длиной до 1200мм.
Russian Conference: 2 / КТИ (филиал) ВолгГТУ.
– The city of Volgograd, 2006. – p. 86-88.
4. Engineering technologist reference
book. In the 2 t. T.2 / Edited by A.M. Dalsky, A.T.
Kosilov, R.K. Meshcheriakov, A.G. Suslov – fifth
edition revised and enlarged. – M. : Mechanical
engineering, 2001.
НАНЕСЕННЯ ДЕКОРАТИВНОГО
РЕГУЛЯРНОГО РЕЛЬЄФУ НА ЗОВНIШНI
ЦИЛIНДРИЧНI ПОВЕРХНI
Анотація. Стаття присвячена методу
нанесення регулярного рельєфу на циліндричні
поверхні. Наведено математичну модель
нанесення регулярного рельєфу з урахуванням
продуктивності,
технологічних
режимів
обробки
і
конструктивних
параметрів
віброголовки, що дозволяють здійснювати
нанесення різних за характером візерунків у
процесі обробки.
Ключові
слова:
декоративний
регулярний рельєф, нанесення рельєфу,
технологічні
режими,
конструктивні
параметри,
вiброголовка,
декоративний
візерунок, математична модель.
Список использованных источников
1. Ю.Г. Шнейдер. Эксплуатационные
свойства
деталей
с
регулярным
микрорельефом. – СПб: СПбГИТМО (ТУ), 2001.
– 264 с.
2. Постановка задачи для расчета
привода устройства нанесения регулярного
декоративного рельефа на длинномерные
валы и тонкостенные трубы / В. И. Выходец,
Я. Н. Отений // Прогрессивные технологии в
обучении и производстве: Материалы IV
Всероссийской конференции: 2/ КТИ (филиал)
ВолгГТУ. – г. Волгоград, 2006. – с. 86-88.
3. Справочник
технологамашиностроителя. В 2-х т. Т.2 / Под ред. А.М.
Дальского, А.Т. Косиловой, Р.К. Мещерякова,
А.Г. Суслова. – 5-е изд. перераб. и доп. – М. :
Машиностроение, 2001.
APPLICATION OF DECORATIVE REGULAR
RELIEF ON OUTER CYLINDRICAL SURFACES
Список источников в транслитерации
1. Y.G. Schneider. Operational properties
of details with a regular microrelief. – СПб:
СПбГИТМО (ТУ), 2001. – 264 pages.
2. The technology of finishing treatment
by pressure: Reference book // Edited by Y.G.
Schneider. СПб., 1998. – 414 pages.
3. Statement of the problem to calculate
the driving apparatus applying regular decorative
relief on lengthy shafts and thin-walled tubes / V.I.
Vihodec, Y.N. Oteniy // Advanced technologies in
teaching and production: Materials of the IV
77
Annotation. Article is dedicated to the
method of putting the regular relief on the
cylindrical surfaces. Is given the mathematical
model of putting regular relief taking into account
of productivity, technological regimes of working
and design parameters of vibrogolovki, which
permit implementation of putting different patterns
in the process of working different in the nature.
Key words: decorative regular relief,
drawing relief, technological modes, design
parameters,
vibrohead,
decorative pattern,
mathematical model.
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа